河道治理工程设计分析

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[摘要]本文分析同安区官浔溪中上游河道防洪排涝状况及成因，讨论防洪排涝设计标准的拟定，进行水文水利分析计算，提出整治思路，并对综合治理工程措施进行设计探讨。

[关键词]官浔溪中上游河道；治理；设计

官浔溪为同安区第三大河流，发源于西部凤南农场的康山（海拔558m），流域面积59.36km2，主河道长18.81km，平均坡降4.4‰，支流蔡宅溪发源于虎山（海拔290m），主河道长7.75km。南山支流发源于店仔山河长2.7km。官浔溪河道根据产汇流特性分为三段：下游段从土厝高速公路桥至出海口雷达水闸，已完成整治工作，可满足相应的防洪排涝标准；中游段横穿凤南工业区，两岸防洪对象防洪标准较高，而现状两岸堤防防洪标准偏低，局部河段处于“有岸无堤”不设防状态；上游段呈典型山溪性河流特征，坡降较大，洪水期山水汇流时间短，但由于河道较窄，沿岸生活、生产污染物乱排导致淤积严重。因此，官浔溪中上游13.5km河道综合治理工程势在必行。

1设计标准

根据《防洪标准》（GB50201-2014）和《城市防洪工程设计规范》（GB/T50805-2012）《福建省人民政府办公厅关于进一步加强全省城市防涝工作的意见》(闽政办〔2012〕197号)等规范、规程及规定，并结合流域、片区相关规划确定工程防洪排涝标准[1]：（1）官浔溪中游整治河段近期采用20年一遇防洪标准设计；远期通过工业区的市政道路、景观绿化等建设，防洪标准提升至50年一遇。官浔溪上游段及南山支流河段清淤后行洪能力满足10年一遇，蔡宅溪支流清淤后行洪能力满足50年一遇。（2）排涝标准：沿溪两岸城区、工业区、商住区采用有效应对不低于50年一遇暴雨的城市排涝标准；周围农田采用10年一遇24小时暴雨24小时排完的排涝标准设计[2]。

2整治思路

2.1总体布置

根据水文水利分析计算，结合流域工程治理建设的目标，工程总体整治思路为：（1)官浔溪中游干流岸坡整治长6.46km，在河道低洼地或成片水域区加固加高两岸堤防，修筑剑麻、凤南农场、中心小学、罗厝及桥上村溢流堰，构筑梯级景观河库水域。于后宅路桥上游处新建溪头洋节制闸（官6+416），在保障洪水畅泄的前提下，调节干流水位，抬蓄枯水季节的河床水位，强化河流水景功能，并结合沿岸天然生态，新建滨河绿化景观区。（2)官浔溪上游、南山支流及蔡宅溪支流以清淤疏浚为主，清淤总长度7.08km。清淤宽度以现有河道底宽控制。考虑蔡宅溪支流现有河道底槽较深，冲刷明显，拟设置土楼溢流堰和四角河溢流堰，及设置院前翻板闸（蔡3+890）。

2.2岸线布置

岸线布置结合不同河段现状河道、滩地等实际情况，保留原河道堤岸生态植被保护较好的堤段，较岸坡较好的堤段，以保留一岸的原生态景观；单岸拓宽河道使之满足过洪要求，尽可能地避免河道人工化、渠道化的现象，保留原河道一岸的生态景观。通过水文水利计算确定河道的行洪宽度，再确定河道的设计河底宽度。经计算，官浔溪干流桩号官1+600.00～官8+059（泉厦高速公路桥上）河段设计底宽度为20～50.8m；官浔溪干流上游、南山支流及蔡宅溪支流以清淤疏浚为主，清淤宽度以现有河道底宽控制。

2.3纵坡设计

河道纵坡根据河道沿线各重要建筑物（如324国道桥涵、泉厦高速公路桥涵）结构底高程作为河道底高程设计节点，同时保证堤防顶高程和沿线规划道路或现状道路高程的协调。

3综合治理设计

根据工程总体布置，综合治理设计如下：

3.1清淤疏浚工程

官浔溪干流上游1.6km，南山支流0.99km两岸均为农田，且距离河岸40m田地高程均高于清淤后P=10%设计洪水位；蔡宅溪支流4.49km两岸均为农田，高程均高于清淤后P=2%设计洪水位。因此，官浔溪干流、南山支流及蔡宅溪支流以清淤疏浚为主，恢复河道的基本行洪功能。清淤宽度以现有河道底宽控制，清淤边坡采用1:1.5，局部堤岸较陡河段采用砌石护脚措施。

3.2清障工程

结合岸坡整治工程的建设，对项目区内阻水构筑物进行拆除，拆除3座滚水坝，即凤南凤南2#拦水坝（官2+582）、小桥及拦水坝（官3+066）、后宅拦水坝（官7+881）；对项目区河道内或沿线的杂草、建筑垃圾等进行清理；从而减少阻水。

3.3岸坡整治及加固工程

（1）堤型选择因地制宜采用“下部生态挡墙+亲水平台+上部缓坡（断面1）”、“下部缓坡+亲水平台+上部缓坡（断面2）”生态堤岸及保留现状已有完整护岸等堤防结构型式相结合的整治方案；生态型挡墙采用RXP-300-10型生态砌块，常水位以上砌块间设绿化生态孔种植翠芦莉等绿化植物，墙后布置PP单项土工格栅拉筋保持挡墙稳定。对于护坡：流速≤2m/s的河段护坡采用草皮植被护坡型式；对于流速＞2m/s的河段护坡采用三维水土保护毯型式；对于局部弯道凹岸边坡采用三维水土保护毯型式。三维水工保护毯绿化率高，草、灌、乔均适宜生长，其丰富的三维结构为土壤提供额外加筋，从而形成稳固的“土壤—草根—护坡体系”结构整体，抗淘刷、抗剥离效果较好，见图1。（2）稳定计算方法考虑近、远期生态堤岸结构安全，堤防主要建筑物、堰闸主要建筑物按照2级建筑物进行整体抗滑稳定计算。选取前述两种堤型最大断面，整体抗滑稳定计算采用有效应力法，用不计土条间作用力的瑞典圆弧法，计算程序采用河海大学工程力学研究所编制的“水工结构有限元分析系统（AutoBANK）”软件。式中：b为条块宽度；W为条块重力，W=W1+W2+ρWZb；W1为堤坡外水位以上的条块重力；W2为堤坡外水位以下的条块重力；Z为堤坡外水位高出条块底面中点的距离；μ为稳定渗流期堤身或堤基中的孔隙压力；β为条块的重力线与通过此条块底面中点的半径之间的夹角；c′，φ′为土的抗剪强度指标。（3）计算工况正常工况1：设计洪水位下的稳定渗流期背水侧堤坡稳定。正常工况2：设计洪水位骤降期的临水侧堤坡稳定。非常情况1：施工完建期，临水、背水侧边坡稳定；（4）稳定计算结果根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013），表1计算成果反映各典型堤防断面设计满足土堤抗滑稳定要求。

3.4水系沟通工程

主要是通过新建或保留堰坝、闸坝等措施沟通水系。新建剑麻、凤南农场、中心小学、罗厝、桥上村、土楼、四角河共7座溢流堰和溪头洋、院前2座液压翻板闸串联上下游水系，构建层次丰富的景观水面。本文以溪头洋翻板闸为例，进行结构设计。根据《水闸设计规范》，表3计算成果中的水平段渗透坡降0.18，小于允许渗透坡降0.25，出口段渗透坡降0.117，小于允许渗透坡降0.50。（3）稳定计算水闸基础置于砂质黏性土层和中粗砂上，沿建基面的抗滑稳定计算公式为：3.5排涝工程河道堤防整治后，两侧堤岸部分加高，必须在各涝片汇入溪口处设计穿堤岸排涝建筑物，将涝水引入官浔溪。根据官浔溪流域两岸的地势地形情况，以及现有的各支流分布状况，共布置39处穿堤排水涵管.涵管采用钢筋混凝土圆管，涵管安装底高程布置高于正常水位0.1m以上[3]，为防止洪水倒灌，出口设复合拍门，见图2.

4结语

根据官浔溪中上游流域存在防洪排涝及水生态环境问题，通过清淤疏浚、清障工程、岸坡整治及堤防加固、水系沟通、排涝和景观提升等综合治理措施设计，建立满足设计防洪排涝标准要求的水安全系统，同时结合保留沿线天然生态景观，对河道两岸的生态景观提升设计，使其成为同安一处河畅、水清、岸绿、安全的生态长廊。

参考文献

[1]防洪标准（GB50201-2014）[S].北京：中国计划出版社，2014.

[2]城市防洪工程设计规范（GB/T50805-2012）[S].北京：中国计划出版社，2012.

[3]江锦燕.城市河道整治工程设计研究_以杨梅坑河综合整治工程设计为例[J]，湖南水利水电，2016，（3）：69-72.

作者：张文富 单位：福建恒禹建设有限公司厦门分公司